AD9714/AD9715/AD9716/AD9717：低功耗數模轉換器的卓越之選

在電子設計領域，數模轉換器（DAC）是連接數字世界和模擬世界的關鍵橋梁。今天，我們來深入探討Analog Devices推出的AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗數模轉換器，看看它們在性能、功能和應用方面有哪些獨特之處。

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一、產品概述

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717是引腳兼容的雙路、8/10/12/14位低功耗數模轉換器，采樣率高達125 MSPS。這些TxDAC?轉換器針對通信系統的發射信號路徑進行了優化，所有器件共享相同的接口、封裝和引腳排列，方便根據性能、分辨率和成本進行向上或向下的組件選擇。

二、產品特性

（一）低功耗優勢

• 電源功耗低：在3.3 V電源、2 mA輸出的條件下，10 MSPS時功耗僅37 mW，125 MSPS時為86 mW；睡眠模式下，3.3 V時功耗小于3 mW。
• 寬電源電壓范圍：電源電壓范圍為1.8 V至3.3 V，且在1.8 V電源下，125 MSPS時總功耗可降至35 mW，非常適合便攜式和低功耗應用。

（二）出色的AC和DC性能

• 高無雜散動態范圍（SFDR）：在1 MHz輸出時，SFDR可達84 dBc；10 MHz輸出時，也能達到75 dBc。
• 低噪聲譜密度（NSD）：以AD9717為例，在1 MHz輸出、125 MSPS、2 mA條件下，NSD為 -151 dBc/Hz。

（三）靈活的輸出配置

• 差分電流輸出：輸出電流范圍為1 mA至4 mA，可滿足不同應用的需求。
• 可調節輸出共模：輸出共模電壓可在0 V至1.2 V之間調節，便于與其他接受共模電平大于0 V的組件進行接口。

（四）其他特性

• 片上輔助DAC：集成了兩個片上輔助DAC，可用于直流偏移校正等任務。
• LVCMOS時鐘輸入：高速單端LVCMOS時鐘輸入支持125 MSPS的轉換速率。

三、技術細節

（一）工作原理

該系列DAC由兩個DAC、數字控制邏輯和滿量程輸出電流控制組成。每個DAC包含一個PMOS電流源陣列，能夠提供標稱滿量程電流（(I_{XOUTFS})）為2 mA，最大為4 mA。電流源通過PMOS差分電流開關切換到兩個輸出節點（IOUTP或IOUTN）之一，這種開關架構有助于減少開關瞬態引起的失真和各種定時誤差。

（二）串行外設接口（SPI）

SPI是一個靈活的同步串行通信端口，兼容大多數同步傳輸格式，允許對配置AD9714/AD9715/AD9716/AD9717的所有寄存器進行讀寫訪問。通信周期分為指令周期和數據傳輸周期，通過指令字節定義數據傳輸是讀還是寫、傳輸的字節數以及起始寄存器地址。

（三）數字接口操作

數字數據通過單條并行總線（DB[n:0]）和限定時鐘（DCLKIO）提供給I和Q DAC，采用交錯雙數據速率（DDR）格式。數據配對順序和采樣邊沿選擇可通過IFIRST和IRISING數據控制位進行用戶編程。

（四）參考操作

內部包含一個1.0 V的帶隙參考，可通過SPI接口禁用。使用內部參考時，需將REFIO引腳通過0.1 μF電容解耦到AVSS。外部參考適用于需要更嚴格增益公差或更低溫度漂移的應用。

（五）自校準功能

具有自校準功能，可改善器件的DNL。校準時鐘頻率等于DAC時鐘除以DIVSEL值選擇的分頻因子，頻率應在0.5 MHz至4 MHz之間以實現可靠校準。

四、應用領域

（一）無線基礎設施

適用于微微蜂窩、毫微微蜂窩基站等無線通信設備，為信號發射提供高質量的模擬輸出。

（二）醫療儀器

在醫療儀器中，如超聲換能器激勵，能夠提供高精度的模擬信號，滿足醫療設備對信號質量的嚴格要求。

（三）便攜式儀器

低功耗特性使其非常適合便攜式儀器，延長設備的電池續航時間。

（四）信號發生器和任意波形發生器

可用于生成各種復雜的模擬信號，滿足測試和測量等領域的需求。

五、輸出配置

（一）差分耦合使用變壓器

使用RF變壓器進行差分到單端信號轉換，能有效抑制共模失真，提供電氣隔離和電壓增益，但存在低頻滾降、缺乏功率增益和高輸出阻抗等缺點。

（二）單端緩沖輸出使用運算放大器

通過運算放大器將DAC輸出電流轉換為電壓，可提供最佳的直流線性性能，但在較高DAC更新速率下，交流失真性能可能受運算放大器壓擺率的限制。

（三）差分緩沖輸出使用運算放大器

采用差分運算放大器配置將差分電壓轉換為單端信號，可提供額外的信號增益，同時需考慮運算放大器的共模抑制比、增益設置電阻值和滿量程輸出擺幅能力等因素。

六、總結

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗數模轉換器以其低功耗、高性能和靈活的配置，在無線通信、醫療、便攜式儀器等多個領域展現出了強大的應用潛力。作為電子工程師，我們在設計過程中可以充分利用這些特性，為產品帶來更出色的性能和更低的功耗。大家在實際應用中是否遇到過相關問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。